Когда один компрессор лучше чем три (или два)

Задача: увеличение спроса во время специальных мероприятий

Компания распространяет высококачественное оборудование через сеть дилеров по всей стране, предлагая от систем для крупных производителей до оборудования для небольших мастерских. Каждый год представители дилеров собираются в шоуруме компании, чтобы увидеть последние образцы оборудования в действии. Во время этих мероприятий необходимо достаточно сжатого воздуха, чтобы одновременно питать несколько машин в течение всего дня. Поддержание одновременных демонстраций всех машин требовало расхода воздуха до 11,3 кубических метров в минуту (м³/мин). Однако вне этих мероприятий потребности в сжатом воздухе были значительно скромнее — в обычный день требовалось лишь 0,57 м³/мин для питания системы сбора пыли и пневматических инструментов на складе.

Два компрессора или один: что лучше?

Количество компрессоров: ранее у компании был один компрессор с фиксированной скоростью мощностью 30 кВт, который использовался для обслуживания как шоурума, так и складских зон. Компрессор был слишком мощным для ежедневных потребностей, но недостаточно для всех демонстраций оборудования одновременно во время специальных мероприятий. Кроме того, однажды произошел сбой, и компании пришлось срочно искать резервный компрессор напрокат. Тогда менеджер по логистике и складу связался с дилером оборудования в соседнем штате, чтобы найти решение с несколькими компрессорами, чтобы всегда иметь резерв на месте. "Я всегда стараюсь планировать наперед, — сказал менеджер. — Надеюсь на лучшее, но готовлюсь к худшему". Наличие нескольких компрессоров обеспечило бы достаточно воздуха для поддержания основных операций и демонстраций, даже если один компрессор вышел бы из строя.

Два или три: сколько лучше компрессоров? Подключение двух компрессоров и как многокомпрессорное решение снизило затраты

Изначально рассматривался вариант с двумя компрессорами с фиксированной скоростью мощностью 30 кВт каждый, способными выдавать около 5,4 м³/мин. Компрессоры были бы связаны с системой мастер-контроля для равномерного использования компрессоров. Один компрессор работал бы в дни с низким потреблением воздуха, а оба — при высоком спросе. Однако после обсуждения потребностей стало ясно, что количество компрессоров - 3 разной мощности будет более эффективным. Энергетический анализ показал, что система из трех компрессоров сэкономит энергию и снизит затраты за весь жизненный цикл.

Система из трех компрессоров

Система включала три компрессора разных размеров, а также осушитель воздуха и ресиверы для хранения воздуха. Винтовой компрессор с фиксированной скоростью мощностью 5,6 кВт с интегрированным осушителем, фильтрацией и ресивером на 273 литра обеспечивал достаточный расход воздуха для ежедневных операций, включая систему сбора пыли, пневматические инструменты для зоны упаковки и другое оборудование на складе. Винтовой компрессор с регулируемой частотой вращения (VSD) мощностью 45 кВт служил основным компрессором для шоурума, обеспечивая регулирование производства воздуха в соответствии с фактическим потреблением. Винтовой компрессор с фиксированной скоростью мощностью 30 кВт служил резервом и включался при высоком спросе, когда 45-кВт VSD не справлялся. Вместе три компрессора могли выдавать до 12,9 м³/мин при давлении 7,9 бар. Система клапанов позволяла запускать компрессоры индивидуально или в любой комбинации для поддержки операций.

Управление давлением и резервирование мощности

Когда работал 45-кВт VSD-компрессор, давление для шоурума установлено на 7,4 бара. Поскольку он является регулируемым, он автоматически увеличивал производство воздуха, чтобы удовлетворить спрос. Если давление падало до 7,2 бара, 30-кВт компрессор автоматически включался, обеспечивая дополнительный расход. Если спрос всё ещё превышал предложение, 5,6-кВт компрессор включался при падении давления до 6,9 бара. Эта система гарантировала, что давление не падало ниже 6,5 бара, необходимого для большинства машин, даже во время пиковых нагрузок.

Для поддержания операций использовались два больших ресивера. В дни, когда тестировали новое оборудование или проводились небольшие демонстрации, ресиверы могли быть быстро заполнены с помощью 45-кВт VSD-компрессора, а затем использовался маломощный компрессор для текущих требований. Для новой системы распределения трубопроводов выбрали модульную алюминиевую систему, не требующую специальных инструментов для установки.

Преимущества системы из трех компрессоров

Система из трех компрессоров предлагала и другие преимущества. Малый компрессор проще в эксплуатации и обслуживании, потребляет меньше масла и требует меньше времени для планового обслуживания. Также он значительно тише и выделяет меньше тепла, создавая более комфортную рабочую среду. Использование малого компрессора для ежедневных операций минимизировало время работы больших компрессоров, что снижало требования к обслуживанию и продлевало срок службы. Система также предлагала резервность — если один компрессор выходил из строя, другие могли компенсировать недостаток. Система была установлена в 2022 году и с тех пор работает хорошо, обеспечивая высокую вариабельность спроса и оптимизацию производительности для различных типов операций.

Расчёт экономии: два компрессора против трёх

Капитальные затраты на оборудование были лишь немного выше для системы из трёх компрессоров по сравнению с вариантом из двух компрессоров. После рассмотрения количества компрессоров стало ясно, что добавление третьего компрессора позволит значительно сэкономить энергию и снизить эксплуатационные расходы. Компания сэкономила 982 236р., которые были бы потрачены на контроллер для системы с двумя компрессорами. Это компенсировало стоимость дополнительного маломощного компрессора. Использование малого компрессора для нормальной работы вне пикового спроса позволило сэкономить энергию и снизить общие затраты на систему.

Сравнение энергопотребления

Два компрессора с фиксированной скоростью мощностью 30 кВт могли выдавать до 5,4 м³/мин каждый. В дни, когда спрос был небольшим, компрессоры простаивали бы большую часть дня, потребляя около 10 кВт при нулевом расходе и около 35 кВт при нагрузке. При включении и нагрузке обоих компрессоров общее энергопотребление составляло бы около 700 кВт·ч за день. Если один компрессор был включён и простаивал в течение года, это добавляло бы до 212 162р. в год на потерянную энергию.

Для сравнения, маломощный компрессор потребляет около 5,5 кВт при полной нагрузке, что значительно менее затратно в эксплуатации. VSD-компрессор мощностью 45 кВт потребляет около 50 кВт при максимальной производительности, а компрессор с фиксированной скоростью мощностью 30 кВт потребляет 35 кВт при нагрузке. Если все три компрессора работают вместе, они потребляют максимум 90,5 кВт, но это происходит редко и лишь на короткое время. Более типичная нагрузка во время пиковых мероприятий составляет до 85 кВт при работе двух больших компрессоров.

Итоговая оценка затрат и выгоды

Общая оценка годовых затрат на энергию для системы из трёх компрессоров составила 177 686р., что существенно ниже по сравнению с 404 681р. для двух компрессоров с фиксированной скоростью. Помимо экономии энергии, система из трёх компрессоров предлагает гибкость, возможность резервирования, снижение эксплуатационных расходов и готовность к будущему росту. Менеджер компании подчеркнул, что это лучшее решение, которое они могли принять для удовлетворения своих потребностей и оптимизации производительности.

FAQ

Стоит ли использовать несколько компрессоров?

Использование нескольких устройств позволяет обеспечить резервирование и гибкость в производстве воздуха, что особенно важно для операций с переменными потребностями. Несколько агрегатов дают возможность поддерживать основные операции, даже если один из них выходит из строя, а также более эффективно распределять нагрузку в зависимости от потребностей.

Когда следует использовать разные компрессоры?

Следует использовать, если у вас имеются переменные потребности в расходе воздуха. Например, маломощный компрессор может обслуживать ежедневные нужды, а с большей мощностью могут включаться при пиковых нагрузках. Это позволяет минимизировать эксплуатационные расходы и оптимально использовать энергию, снижая затраты на обслуживание и увеличивая срок службы оборудования.